[发明专利]一种光电化学传感器及其构建方法和应用

说明书

本发明提供了一种光电化学传感器的构建方法，其以G‑quadruplex/hemin‑MCH/GMs/WE为工作电极，工作电极的制备包括以下步骤：S1，获取HP‑MCH/GMs/WE，其中HP包括G‑quadruplex序列；以及，S2，将混合溶液和Hemin滴在HP‑MCH/GMs/WE表面进行孵育，获得工作电极G‑quadruplex/hemin‑MCH/GMs/WE，混合液中包括引发链Int、大肠杆菌O157:H7适配体apt和大肠杆菌O157:H7。上述方案提出一种G‑quadruplex/heminDNAzyme酶促增敏协同极性反转的近红外光电化学传感器构建方法，以GMs为光电材料，构建工作电极G‑quadruplex/hemin‑MCH/GMs/WE。血红素(Hemin)与GMs上的G‑quadruplex序列结合后，可以实现GMs材料的极性翻转，从而指示大肠杆菌O157:H7的存在。G‑quadruplex序列与血红素(Hemin)可以形成具有辣根过氧化物酶(HRP)活性的DNA酶，能催化H₂O₂生成氧气，氧气作为电子捕获剂能增强阴极光电流，从而指示大肠杆菌O157:H7的浓度。

技术领域

本发明属于食源性致病菌检测领域，具体涉及一种DNAzyme酶促增敏协同极性反转的光电化学传感器的构建及其应用。

背景技术

凡能引起人类疾病的细菌，统称为病原菌或致病菌，而可以引起食物中毒或以食品为传播媒介的致病性细菌，称为食源性致病菌。研究数据显示，在2003～2015年间全国范围内报告的校园食源性疾病暴发事件有1050起，平均每年有近90起，累计发病人数达37281人/次。大肠杆菌O157:H7作为典型的食源性致病菌，误食可能引发人和动物胃肠道或尿道等多局部组织器官感染。其致病机理简单归因于借助黏附素，抵抗肠道内消化液的冲刷，同时阻止胃肠蠕动，从而提高自身在患者肠道内部的繁殖能力。此后借助其代谢产物作用于细胞信号传导系统，促进炎症因子的分泌，造成细胞损伤甚至凋亡，使得致病菌更加顺利地在宿主体内生长繁殖。

截至目前，大肠杆菌O157:H7的检测方法包括传统检测技术(培养法)、PCR检测法、等温扩增技术和免疫学法等，在实现致病菌检出中，都发挥出了各自的优势。生物传感器技术在食品检测领域发挥了关键性作用，其灵敏度高、检测速度快，且能实现实时监测及现场化检测应用。光致电化学(PEC)生物传感器在食品检测领域中的研究较为广泛。PEC传感器起步较晚，但因其具备光输入和电输出的特性，输入源与输出源相分离能有效的降低背景信号，从而获得较高的检测灵敏性。

PEC检测过程为，在激发光源照射下(紫外-可见-近红外)，光电活性材料因吸收光能产生光生电子-空穴对；随后，光电子转移到工作电极表面或参与电解液中氧化还原反应而被消耗，从而产生电信号；在这个过程中，光能向电能的转换，实现了PEC检测。在构建PEC传感器对目标物检测过程中，包含各种生物学方法，如结合目标分子的识别性物质(如抗体、适配体等)，以实现特异性对靶标物质进行检测。相较于传统的电化学传感分析技术和昂贵的光学设备。PEC生物传感器具有背景信号低、灵敏度高，设备易于便携化等特点。可实现对大肠杆菌O157：H7或其他食源性致病菌的检测。